[其他]高水头贯流式水轮发电机组

说明书

本发明是一种贯流式水轮发电机组。

社会上使用的现代贯流式水轮发电机，虽然具有体积小、出力大、效率高，在相同开控深度条件下汽蚀性能好，具有检修、维护方便等优点。但是由于水轮机采用的是汽蚀系数大、转轮叶片强度低的轴流式水轮机转轮，因此它只能适用于轴流式水轮机的水头范围，一般在30米以下。

本高水头贯流式水轮发电机，包括进水分流管12，空心引水管10、固定导叶1、活动导叶2、转轮3或4、吸出管11等组成。目的旨在保存和发扬上述贯流式水轮发电机优点，把它应用到现代混流式水轮机的应用范围，即适用于高水头的贯流式水轮发电机组，其特点是：第一、固定导叶1是经强烈扭曲而成的，用以产生一定的环量，减轻活动导叶的负担，第二、转轮是汽蚀系数小的、类似现代混流式水轮机的转轮3或者为带有中间环无下环的转轮4，这种转轮能提高此转速和效率。第三、空心引水管断面为梅花型。如图Ⅱ所示。第四、水流系沿斜方向（园锥面）进入转轮，而不是现代混流式水轮机要求的幅向（园平面）进入转轮，能适用于水头为600米以下的大、中、小型水轮发电机组上。

高水头贯流式水轮发电机的结构如图I所示，它可以水平布置在电站内，也可以斜方向或竖立布置在电站内，发电机5、7装在空心引水管10内部，与现代灯泡式结构相似，主轴6由前后轴承8、9支承，发电机转子7通过主轴6与水轮机转轮3或4相连作功，或通过变速器与转轮3或4相连。

它的工作原理是依据现代混流式水泵的逆运转原理，因此它是真正的混流式水轮机，我国现在所谓的混流式水轮机的工作原理乃是现代离心水泵的逆运转原理，所以我国混流式水轮机正确的命名应为向心式或幅向式水轮机，苏联把它命名为辐向轴流式水轮机乃是正确的，而我国把这种向心式水轮机命名为混流式水轮机乃是不恰当或不科学的。所以本发明与所谓混流式水轮机在工作原理方面是有明显差别的。

本发明采用了真正的混流式转轮原理，因此，它的汽蚀系数小于轴流式转轮，这就避免了现代贯流式水轮机的这一缺点，因而扩大了水头范围，可用于600米以下水头范围。

本发明人原研究的贯流混流轴伸式水轮机已成功地投入了运转，且效果良好，已为本发明的实施提供了理论依据和技术数据，对发明只需完成模型水力试验即可大量生产推广。

空心水管断面采用梅花型，乃是为了降低外壳的水张力，以达到省工省料的目的，对小型机组则无此必要。

将电源反向输入发电机使机组反方向旋转，则此发电机就变成了电动机；水轮机就变成了混流式水泵。因此本高水头贯流式水轮机发电机组为可逆式机组。可以独立应用于泵站作电动水泵用，也可以安装在抽水蓄能电站作为可逆式水泵－水轮机使用。

图Ⅰ是发明的一个方案的剖面示意图，进水分流管（12）与前方进水压力管（14）相连接；后方与空心引水管（10）相连接。此空心引水管实即为电机的外壳。发电机的定子（5）即固定在它的内沿。空心引水管的后端与水轮机半球形空心外壳（13）相连接。此外壳进口部分沿园周均匀分布着若干强烈扭曲的固定导叶（1），水流通过此固定导叶后产生需要的予旋转。在固定导叶的后方园锥面上，均匀装置着若干活动导叶（2），它是由导叶臂、连杆、球节及控制环等组成的操作机构，与一般贯流式水轮机的操作机构相同，在图Ⅰ中就没有示出。水流通过导水机构后，斜方向进入转轮。转轮（3）的外形与所谓混流式转轮基本相同，所不同的乃是进水的方向有很大的差别，约相差40°～60°。转轮的另一方案（4），没有下环，而加设中间环。这就减小了园环旋转时的能量消耗，还提高了转轮叶片的强度。所以这一措施不但提高水轮机机效率，还可以提高比转速的应用范围，水轮机外壳可为整体的。也可分成几段或分瓣制成。此外壳末端与吸出管（11）相连接。在他们之间当然需要装置伸缩节，以便机组的装折，图中没有示出，吸出管的形状与一般贯流式吸出管相同，发电机转子（7）及水轮机转轮（3或4）用主轴（6）相联接，它们借助于前后轴承（9及8）支承在机组的壳体上，轴承（9）包括导轴承及推力轴承，轴承（8）包括导轴承及封水机构，这些都与一般水轮机部件相同。

上述这些机件均由一般水轮机制造材料制成，其大件可为铸造的，也可为焊接的。其工艺方法包括球面加工均为现代水轮机制造常用的工艺技术。所以实施本发明已不存在设计、制造方面的技术困难。

其操作运转等与一般贯流式水轮发电机组没有差别。